Entropiedefinitie in de wetenschap

Entropie is een belangrijk concept in de natuurkunde en scheikunde, en het kan worden toegepast op andere disciplines, waaronder kosmologie en economie. In de natuurkunde maakt het deel uit van de thermodynamica. In de chemie is het een kernbegrip in de fysische chemie.

Belangrijkste afhaalrestaurants: entropie

• Entropie is een maat voor de willekeur of stoornis van een systeem.
• De waarde van entropie hangt af van de massa van een systeem. Het wordt aangeduid met de letter S en heeft eenheden joules per Kelvin.
• Entropie kan een positieve of negatieve waarde hebben. Volgens de tweede wet van de thermodynamica kan de entropie van een systeem alleen afnemen als de entropie van een ander systeem toeneemt.

Entropiedefinitie

Entropie is de maat voor de stoornis van een systeem. Het is een uitgebreide eigenschap van een thermodynamisch systeem, wat betekent dat de waarde ervan verandert afhankelijk van de hoeveelheid materie die aanwezig is. In vergelijkingen wordt entropie meestal aangegeven met de letter S en heeft het joules per Kelvin (J⋅K^-1) of kg⋅m²⋅s^-2⋅K^-1. Een sterk geordend systeem heeft lage entropie.

Entropievergelijking en berekening

Er zijn meerdere manieren om entropie te berekenen, maar de twee meest voorkomende vergelijkingen zijn voor omkeerbare thermodynamische processen en isotherme (constante temperatuur) processen.

Entropie van een omkeerbaar proces

Bepaalde veronderstellingen worden gemaakt bij het berekenen van de entropie van een omkeerbaar proces. Waarschijnlijk is de belangrijkste veronderstelling dat elke configuratie binnen het proces even waarschijnlijk is (wat het in werkelijkheid misschien niet is). Gegeven gelijke waarschijnlijkheid van uitkomsten, is entropie gelijk aan de constante van Boltzmann (k_B) vermenigvuldigd met de natuurlijke logaritme van het aantal mogelijke toestanden (W):

S = k_B ln W

De constante van Boltzmann is 1.38065 × 10−23 J / K.

Entropie van een isotherm proces

Calculus kan worden gebruikt om de integraal van te vinden dQ/T van de begintoestand tot de eindstatus, waar Q is warmte en T is de absolute (Kelvin) temperatuur van een systeem.

Een andere manier om dit te zeggen is dat de verandering in entropie (AS) is gelijk aan de verandering in warmte (AQ) gedeeld door de absolute temperatuur (T):

AS = AQ / T

Entropie en interne energie

In fysische chemie en thermodynamica, is een van de meest bruikbare vergelijkingen entropie met de interne energie (U) van een systeem:

dU = T dS - p dV

Hier, de verandering in interne energie dU is gelijk aan absolute temperatuur T vermenigvuldigd met de verandering in entropie minus externe druk p en de verandering in volume V.